JP5080523B2 - 締結構造体 - Google Patents

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Description

本発明は締結構造体において電位差腐食を抑制するための構造に関する。
従来から自動車用部品の締結には鉄製のボルトが使用されている。また、自動車用部品をマグネシウム合金によって製造することで車両軽量化を図ることが知られている。しかし、マグネシウム合金製の自動車用部品を従来から使用されている鉄製のボルトによって締結すると、マグネシウム合金と鉄との電位(イオン化傾向)が大きく異なるために、電位が低い(イオン化傾向が高い)マグネシウム合金側に電位差腐食が発生する。これにより、ボルトと自動車用部品との接触面積が減少し、ボルトの締結軸力が低下する。
そこで、ボルトにコーティングを施すこと、又は化成処理を施したワッシャをボルトとマグネシウム合金との間に介装することによってマグネシウム合金製部品の腐食を抑制することが知られている。
また特許文献1には、ボルトとマグネシウム合金製部品との間にワッシャを介装し、マグネシウム合金部材にワッシャの側面を囲むような凸部を設け、この凸部を優先的に腐食させることでボルトとマグネシウム合金製部品との接触面の腐食を抑制しようとする技術が記載されている。
特開2008−32038公報
しかし上記従来の技術では、いずれもコストが増加するという問題がある。
本発明は、コストの増加を抑制しながら電位差腐食の進行を抑制することを目的とする。
本発明は、ボルトと、ボルトによって締結され、ボルトより電位が低い金属によって構成される部材とを備える締結構造体において、ボルトの頭部は、ボルト締結時に部材に押圧される面に面の外周に連続的に形成された突起部を有し、突起部はボルト締結時に部材に押し込まれることを特徴とする。
また本発明は、ナットと、ナットによって締結され、ナットより電位が低い金属によって構成される部材とを備える締結構造体において、ナットは、ナット締結時に部材に押圧される面に面の外周に連続的に形成された突起部を有し、突起部はナット締結時に部材に押し込まれることを特徴とする。
本発明によれば、ボルトの頭部及びナットの少なくとも一方に、部材と接触する面の外周に連続的に形成された突起部が設けられ、突起部はボルト又はナット締結時に部材に押し込まれるので、ボルト又はナットと部材との間で電位差腐食が発生しても突起部が壁となって腐食がボルト又はナットの外周側から中心側へと進行することを抑制することができる。
本実施形態における締結構造体の構成を示す構成図である。 従来例における締結構造体の構成を示す構成図である。 図1の範囲Aを示す拡大図である。
以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
図1は本実施形態における締結構造体の構成を示す構成図である。締結構造体10はボルト1及びナット(図示せず)と、ボルト1及びナットによって締結される自動車用部品2とによって構成される。ボルト1は鉄製のボルトであり、自動車用部品2を締結するために使用される。ボルト1は頭部5と軸部6とから構成され、頭部5の軸部側に頭部5より大径のフランジ部3を有する。したがってボルト1締結時にはボルト1のフランジ部3が自動車用部品2に押圧される。自動車用部品2は例えばミッションケースやオイルパンなどであり、軽量化のためマグネシウム合金によって構成される。
マグネシウム合金製部品2をボルト1で締め付けた状態でボルト1のフランジ部3とマグネシウム合金製部品2との間に水分が付着すると、マグネシウム合金製部品2においてフランジ部3と接触する部分に電位差腐食が発生する。すなわち、フランジ部3を構成する鉄とマグネシウム合金製部品2を構成するマグネシウムとの電位(イオン化傾向)が大きく異なるので、両者を電極とし、両者の間に存在する水を電解質溶液とする局部電池が形成され、貴な金属である鉄から卑な金属であるマグネシウムへと局部電流が流れる。これによりマグネシウムは金属イオンとなって電解質溶液としての水分中に溶け出すのでマグネシウム合金製部品2が腐食される。
電位差腐食は外部から水分が付着することにより生じるので、フランジ部3の外周側から発生し徐々にボルト1の中心側へと進行していく。腐食が進行してマグネシウム合金製部品2の応力発生部が浸食されていくと、フランジ部3とマグネシウム合金製部品2との接触面積が減少してボルト1の締結力が低下する。
そこで、本実施形態では図1に示すようにフランジ部3であってマグネシウム合金製部品2に押圧される面3aの外周端に沿って、押圧方向に突出する突起部4を設けている。突起部4は先端へいくほど肉厚が薄くなるように断面形状がくさび形に形成され、フランジ部3の全周にわたって設けられる。
マグネシウム合金と鉄とでは鉄の方が硬度が高いので、マグネシウム合金製部品2をボルト1で締結すると締結力によって突起部4の先端がマグネシウム合金製部品2に押し込まれる。
ここで、ボルト1のフランジ部3に突起部4を設けたことによる本実施形態の作用効果を従来のボルトと比較しながら説明する。図2は従来例による締結構造体の構成を示す構成図である。
図2に示すように従来例では、フランジ部3とマグネシウム合金製部品2との間に水分が付着するとマグネシウム合金製部品2が腐食され、腐食はボルト1の中心側へと次々に進行していく。
これに対して本実施形態では、突起部4がマグネシウム合金製部品2の内部に押し込まれているので、腐食が生じても突起部4が壁となって腐食の進行を抑制することができる。
この腐食の抑制作用について、図1の範囲Aの拡大図である図3を用いてさらに説明する。マグネシウム合金製部品2の腐食がフランジ部3の外周端付近において発生すると、突起部4がマグネシウム合金製部品2の内部に押し込まれていることにより、腐食は突起部4とマグネシウム合金製部品2との境界に沿って図3の下方向へと進行していく。すなわち、突起部4が壁となって腐食がボルト1の中心側(図3の左方向)へと進行することを抑制することができる。
なお、いずれは腐食が突起部4の先端に到達し、その後ボルト1の中心側へと進行していくことになるが、突起部4を設けていない従来例と比べると腐食の進行は抑制される。特に、締結応力の最も集中するフランジ直下への進行を抑制及び防止することができる。
以上のように本実施形態では、ボルト1のフランジ部3であってマグネシウム合金製部品2に押圧される面3aの外周端付近に突起部4が設けられ、突起部4はマグネシウム合金製部品2に押し込まれるので、突起部4が壁となって電位差腐食がボルト1の外周側から中心側へと進行するのを抑制することができる。これにより、腐食がボルト中心側へと進行してボルト1とマグネシウム合金製部品2との接触面積が低下してボルト1の締結力が低下することを防止することができる。また、ボルト1に突起部4を形成するという簡素な構造で腐食の進行を抑制することができるので、コストの増加を抑制することができる(請求項2に対応)。
また、突起部4はフランジ部3のマグネシウム合金製部品2に押圧される面3aに全周にわたって設けられるので、腐食のボルト1中心側への進行をさらに抑制することができる(請求項4に対応)。
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、本実施形態ではボルト1をフランジ付きボルトとして説明したが、フランジ部3のないボルトを用い、ボルトの頭部であって自動車用部品2に押圧される面に突起部4を設けても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる(請求項1に対応)。
また、本実施形態ではボルト1によって自動車用部品2を締結しているが、ボルト1の代わりにナット又はフランジ付きナットを用いて締結するものであってもよい。この場合には、ナット又はナットのフランジ部の自動車用部品2に押圧される面に突起部4を設けることで本実施形態と同様の作用効果を得ることができる(請求項5、6に対応)。
さらに、ボルト1又はナットと自動車用部品2との間にワッシャを介装して、ワッシャの自動車用部品2に押圧される面に突起部4を設けても、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる(請求項3、7に対応)。
なお上述のボルト、フランジ付きボルト、ナット、フランジ付きナット又はワッシャに突起部4を設ける場合、いずれも突起部4は全周にわたって設けてもよいし数か所に分けて設けてもよい(請求項4、8に対応)。
本実施形態では、突起部4の断面形状をくさび形として説明したが、ボルト1の締結時にマグネシウム合金製部品2に押し込まれる形状であればその他の形状であってもよい。
また本実施形態では、ボルト1の締結時に突起部4をマグネシウム合金製部品2に押し込む構造となっているが、突起部4に対応する形状の溝をマグネシウム合金製部品2に予め設けておいてもよい。
さらに本実施形態では、外周端に沿って突起部4が形成される例を説明したが、押圧される面3aの面圧が稼げればよく、外周端より内側に突起部4が形成されていてもよい。
1 ボルト
2 マグネシウム合金製部品
3 フランジ部
3a 面
4 突起部
5 頭部
6 軸部
10 締結構造体

Claims (8)

  1. ボルトと、前記ボルトによって締結され、前記ボルトより電位が低い金属によって構成される部材とを備える締結構造体において、
    前記ボルトの頭部は、前記ボルト締結時に前記部材に押圧される面に前記面の外周に連続的に形成された突起部を有し、前記突起部は前記ボルト締結時に前記部材に押し込まれることを特徴とする締結構造体。
  2. 前記ボルトの頭部は、前記部材との間に前記頭部より大径のフランジ部を有し、
    前記突起部は、前記フランジ部であって前記部材に押圧される面の外周に連続的に設けられ、前記ボルト締結時に前記部材に押し込まれることを特徴とする請求項1に記載の締結構造体。
  3. 前記ボルトと前記部材との間に介装されるワッシャをさらに備え、
    前記突起部は、前記ワッシャであって前記ボルト締結時に前記部材に押圧される面の外周に連続的に設けられ、前記ボルト締結時に前記部材に押し込まれることを特徴とする請求項1に記載の締結構造体。
  4. 前記突起部は、前記外周に沿って全周にわたって設けられることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の締結構造体。
  5. ナットと、前記ナットによって締結され、前記ナットより電位が低い金属によって構成される部材とを備える締結構造体において、
    前記ナットは、前記ナット締結時に前記部材に押圧される面に前記面の外周に連続的に形成された突起部を有し、前記突起部は前記ナット締結時に前記部材に押し込まれることを特徴とする締結構造体。
  6. 前記ナットは、前記部材との間に前記ナットより大径のフランジ部を有し、
    前記突起部は、前記フランジ部であって前記部材に押圧される面の外周に連続的に設けられ、前記ナット締結時に前記部材に押し込まれることを特徴とする請求項5に記載の締結構造体。
  7. 前記ナットと前記部材との間に介装されるワッシャをさらに備え、
    前記突起部は、前記ワッシャであって前記ナット締結時に前記部材に押圧される面の外周に連続的に設けられ、前記ナット締結時に前記部材に押し込まれることを特徴とする請求項5に記載の締結構造体。
  8. 前記突起部は、前記外周に沿って全周にわたって設けられることを特徴とする請求項5から7までのいずれか1項に記載の締結構造体。
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